RU2613006C2 - Composition welding wire - Google Patents

Composition welding wire Download PDF

Info

Publication number
RU2613006C2
RU2613006C2 RU2015108666A RU2015108666A RU2613006C2 RU 2613006 C2 RU2613006 C2 RU 2613006C2 RU 2015108666 A RU2015108666 A RU 2015108666A RU 2015108666 A RU2015108666 A RU 2015108666A RU 2613006 C2 RU2613006 C2 RU 2613006C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding wire
surface layer
boron
welding
silicon
Prior art date
Application number
RU2015108666A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015108666A (en
Inventor
Александр Б. ГОНЧАРОВ
Джозеф ЛИБУРДИ
Пол ЛОУДЕН
Скотт ХЭСТИ
Original Assignee
Либурди Инжиниринг Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Либурди Инжиниринг Лимитед filed Critical Либурди Инжиниринг Лимитед
Publication of RU2015108666A publication Critical patent/RU2015108666A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2613006C2 publication Critical patent/RU2613006C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261Rods, electrodes, wires
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3033Ni as the principal constituent
    • B23K35/304Ni as the principal constituent with Cr as the next major constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3046Co as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/308Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B23K35/3086Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40Making wire or rods for soldering or welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40Making wire or rods for soldering or welding
    • B23K35/404Coated rods; Coated electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/055Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/36Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
    • C23C10/44Siliconising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/36Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
    • C23C10/44Siliconising
    • C23C10/46Siliconising of ferrous surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C12/00Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
    • C23C12/02Diffusion in one step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/28Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • C23C14/30Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/48Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
    • C23C16/487Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using electron radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/082Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat without intermediate formation of a liquid in the layer
    • C23C24/085Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/60Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C8/62Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
    • C23C8/68Boronising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/60Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C8/62Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using solids, e.g. powders, pastes only one element being applied
    • C23C8/68Boronising
    • C23C8/70Boronising of ferrous surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/028Borodising,, i.e. borides formed electrochemically

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: composition welding wire for repair by fusible welding of the gas turbine engine parts made of heat-resisting alloys based on nickel, cobalt or iron, comprises a core and a surface layer applied and connected to it, containing boron and/or silicon. The total content of boron and/or silicon in the composition welding wire is calculated by formula
Figure 00000019
where C is the total content of boron and/or silicon in the welding wire; D' is the diameter of the welding wire; CSL is the content of boron and/or silicon in the surface layer; T is the thickness of the surface layer, wherein C is 0.1-10 wt %.
EFFECT: prevention of the cracking in the heat affected zone due to the fusible welding and argonarc welding of the dispersion-hardened heat-resisting alloys.
17 cl, 13 dwg, 1 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к сварочным и, в частности, к присадочным материалам для сварки плавлением, которые могут быть использованы для ремонта деталей газотурбинных двигателей, изготовленных из жаропрочных сплавов на основе никеля, кобальта и железа с применением аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, лазерной, плазменной и микроплазменной ручной и автоматической сварки.The invention relates to welding and, in particular, to filler materials for fusion welding, which can be used to repair parts of gas turbine engines made of heat-resistant alloys based on nickel, cobalt and iron using argon-arc welding with a non-consumable electrode, laser, plasma and microplasma manual and automatic welding.

Несколько поколений жаропрочных сплавов на основе никеля и кобальта было разработано для газотурбинных двигателей за последние десятилетия. Однако, несмотря на уникальные механические свойства и высокую стойкость к окислению, детали двигателей, изготовленные из дисперсионно-твердеющих жаропрочных сплавов, все же подвержены растрескиванию вследствие термической усталости, высокотемпературному окислению и коррозии, а также эрозии.Several generations of heat-resistant nickel and cobalt-based alloys have been developed for gas turbine engines in recent decades. However, despite the unique mechanical properties and high oxidation resistance, engine parts made of dispersion hardening heat-resistant alloys are still susceptible to cracking due to thermal fatigue, high-temperature oxidation and corrosion, as well as erosion.

Для восстановления деталей газотурбинных двигателей со значительным повреждением компания Liburdi Engineering Ltd. разработала и запатентовала процесс порошковой металлургии Liburdi Powder Metallurgy (LPM™), впервые описанный в патенте США 5156321 в 1992 г.To repair parts of gas turbine engines with significant damage, Liburdi Engineering Ltd. developed and patented the Liburdi Powder Metallurgy (LPM ™) powder metallurgy process, first described in US Pat. No. 5,156,321 in 1992.

Процесс LPM™ основан на нанесении пасты, полученной из порошков Mar М-247, Inconel 738 и других жаропрочных сплавов и органического связующего, на ремонтируемую область и спекании порошка при температурах, превышающих 1000°С, для получения пористого материала, который металлургически связан с подложкой, с последующей пропиткой пористого материала припоем на основе никеля или кобальта, выдержкой при высокой температуре, обеспечивающей металлургическое взаимодействие расплавленного припоя с жаропрочном порошком, которые после охлаждения и консолидации с основным металлом образуют в ремонтируемой зоне материалы с высокими механическими свойствами и стойкостью к окислению.The LPM ™ process is based on applying a paste obtained from Mar M-247, Inconel 738 powders and other heat-resistant alloys and an organic binder to the repaired area and sintering the powder at temperatures exceeding 1000 ° C to obtain a porous material that is metallurgically bonded to the substrate followed by impregnation of the porous material with solder based on nickel or cobalt, holding at high temperature, ensuring metallurgical interaction of the molten solder with heat-resistant powder, which after cooling and dations with the parent metal to form a repaired area materials with high mechanical properties and resistance to oxidation.

Компания General Electric разработала и внедрила подобный процесс, называемый «залечиванием посредством активированной диффузии» (Activated Diffusion Healing, ADH), описанные в статье Wayne A. Demo, Stephen Ferrigno, David Budinger, and Eric Huron "Improving Repair Quality of Turbine Nozzles Using SA650 Braze Alloy", Superalloys 2000, Edited by T.M. Pollock, R.D. Kissinger, R.R. Bowman, KA. Green, M. McLean, S. Olson, and J.J. Schim, TM.5, The Minerals, Metals &Materials Society, 2000, pp.713-720.General Electric developed and implemented a similar process called Activated Diffusion Healing (ADH), described in Wayne A. Demo, Stephen Ferrigno, David Budinger, and Eric Huron "Improving Repair Quality of Turbine Nozzles Using SA650 Braze Alloy ", Superalloys 2000, Edited by TM Pollock, R.D. Kissinger, R.R. Bowman, KA. Green, M. McLean, S. Olson, and J.J. Schim, TM.5, The Minerals, Metals & Materials Society, 2000, pp. 713-720.

При ремонте по процессу ADH на ремонтируемую зону наносится пастообразная смесь из порошка жаропрочного металла, припоя, который обладает более низкой температурой плавления, обеспечиваемой благодаря добавкам бора (В) и кремния (Si), и органической связки (далее ADH паста).When repairing according to the ADH process, a paste-like mixture of heat-resistant metal powder, solder, which has a lower melting point due to the addition of boron (B) and silicon (Si), and an organic binder (hereinafter ADH paste) is applied to the area to be repaired.

ADH материалы имеют низкую температуру плавления, главным образом, за счет использования бора. Уровень бора сбалансирован между минимумом, который необходим для пропитки пористого материала и залечивания трещин, с одной стороны, и негативным влиянием бора на механические свойства, с другой стороны. В обоих процессах (ADH и LPM™) ремонтируемая зона содержит значительное количество легкоплавкого материала, что делает чрезвычайно трудным выполнение последующего ремонта или устранения любых дефектов с помощью сварки плавлением, используя стандартные присадочные материалы. В результате для ремонта даже незначительных дефектов LPM™ и ADH циклы необходимо повторять, что увеличивает стоимость ремонта и снижает свойства исходного материала из-за избыточной диффузии бора.ADH materials have a low melting point, mainly due to the use of boron. The level of boron is balanced between the minimum necessary for impregnating a porous material and healing cracks, on the one hand, and the negative effect of boron on mechanical properties, on the other hand. In both processes (ADH and LPM ™), the repaired area contains a significant amount of fusible material, which makes it extremely difficult to carry out subsequent repairs or repair any defects using fusion welding using standard filler materials. As a result, to repair even minor defects in LPM ™ and ADH, cycles must be repeated, which increases the cost of repair and reduces the properties of the starting material due to excessive boron diffusion.

Джо Либурди (Joe Liburdi) и др. сообщили о некотором прогрессе при использовании аргонодуговой сварки с присадочной проволокой Inconel 625 для ремонта материалов LPM™ в статье "Novel Approaches to the Repair of Vane Segments" на Международном конгрессе и выставке газовых турбин и авиадвигателей в Цинциннати, штат Огайо, 24-27 мая 1993 г., опубликованной Американским обществом инженеров-механиков (American Society of Mechanical Engineers), 93-GT-230. Однако, практическое применение этого способа ограничено из-за высокой температуры плавления Inconel 625, что приводит к расплавлению LPM™ материалов в зоне сплавления.Joe Liburdi et al. Reported some progress in using Inconel 625 filler wire argon arc welding to repair LPM ™ materials in the Novel Approaches to the Repair of Vane Segments article at the Cincinnati International Gas Turbine and Aircraft Congress and Exhibition , Ohio, May 24-27, 1993, published by the American Society of Mechanical Engineers, 93-GT-230. However, the practical application of this method is limited due to the high melting point of Inconel 625, which leads to the melting of LPM ™ materials in the fusion zone.

Кроме того, применение сварки плавлением для ремонта деталей двигателей, изготовленных из Inconel 738, Inconel 713, Rene 77 и других жаропрочных сплавов с общим содержанием алюминия и титана, превышающим 8%, приводит к растрескиванию зоны термического влияния (ЗТВ).In addition, the use of fusion welding to repair engine parts made of Inconel 738, Inconel 713, Rene 77 and other heat-resistant alloys with a total aluminum and titanium content exceeding 8% leads to cracking of the heat-affected zone (HAZ).

Как следует из статьи Banerjee К., Richards N.L., and Chaturvedi М.С."Effect of Filler Alloys on Heat Affected Zone Cracking in Pre-weld Heat Treated IN-738 LC Gas-Tungsten-Arc Welds", Metallurgical and Materials Transactions, Volume 36A, July 2005, pp. 1881-1890, в которой приведены результаты изучения влияния сварочной проволоки Hastelloy С-263 на основе никеля, изготовленной по техническим условиям на авиационно-космические материалы (Aerospace Materials Specification) AMS 5966 и содержащей 0,4% Si среди прочих легирующих элементов, и сварочных проволок на основе никеля, не содержащих кремния и бора, AMS 5832 (также известных как Inconel 718), AMS 5800 (Rene 41), AMS 5675 (FM-92), имеющих различные температуры плавления и химические составы, попытки получить сварные швы без трещин при сварке Inconel 738 с использованием стандартных присадочных проволок были безуспешными. По данным этой работы было показано, что все образцы, полученные с использованием вышеупомянутых присадочных материалов, были подвержены интенсивному растрескиванию в ЗТВ из-за того, что интервал температуры кристаллизации сварочной ванны превышал температуру плавления эвтектик по границам зерен. Перегрев ЗТВ вдоль линии сплавления вызывал ликвационное растрескивание основного металла по границам зерен.As follows from the article by Banerjee K., Richards NL, and Chaturvedi M.S. "Effect of Filler Alloys on Heat Affected Zone Cracking in Pre-weld Heat Treated IN-738 LC Gas-Tungsten-Arc Welds", Metallurgical and Materials Transactions, Volume 36A, July 2005, pp. 1881-1890, which presents the results of a study of the influence of Hastelloy C-263 nickel-based welding wire manufactured according to technical specifications on Aerospace Materials Specification AMS 5966 and containing 0.4% Si, among other alloying elements, and welding silicon-boron-free nickel-based wires, AMS 5832 (also known as Inconel 718), AMS 5800 (Rene 41), AMS 5675 (FM-92) having different melting points and chemical compositions, attempts to obtain welds without cracks when welding Inconel 738 using standard filler materials the drags were unsuccessful. According to the data of this work, it was shown that all samples obtained using the aforementioned filler materials were subjected to intense cracking in the HAZ due to the fact that the temperature range of the crystallization of the weld pool exceeded the melting temperature of the eutectic along the grain boundaries. Overheating of the HAZ along the fusion line caused segregation cracking of the base metal along the grain boundaries.

Для проверки вышеприведенных результатов авторы настоящего изобретения в ходе текущей разработки провели оценку свариваемости Inconel 738, используя другую группу сварочных материалов, включающую стандартные сварочные проволоки AMS 5786 (Hastelloy W) и AMS 5798 (Hastelloy X) на основе никеля, которые включали на ряду с другими легирующими элементами до 1% Si по массе, а также с использованием сварочной проволоки Haynes HR-160 на основе никеля с содержанием кремния 2,75% по массе и других сварочных проволок, в которых объемное содержание кремния колебалось от 0,05% до 2% по массе, подобно сплаву, описанному в патенте США 2515185.To verify the above results, the authors of the present invention during the current development evaluated the weldability of Inconel 738 using another group of welding materials, including standard welding wires AMS 5786 (Hastelloy W) and AMS 5798 (Hastelloy X) based on nickel, which were included along with others alloying elements up to 1% Si by weight, as well as using a Haynes HR-160 nickel-based welding wire with a silicon content of 2.75% by weight and other welding wires in which the volumetric silicon content ranged from 0.05% to 2% by m sse, like an alloy described in U.S. Patent 2,515,185.

Независимо от химического состава, во всех сварных швах, полученных с использованием стандартных сварочных проволок, были обнаружены межкристаллитные микротрещины в ЗТВ вдоль линии сплавления между основным металлом и швом. Образование трещин в ЗТВ сплава Inconel 738 было связано с плавлением низкотемпературных эвтектик, карбидов и других выделений вдоль границ зерен во время сварки с последующим распространением трещин вследствие непрерывно растущего уровня остаточных сварочных растягивающих напряжений в ЗТВ в процессе кристаллизации и охлаждения сварного шва.Regardless of the chemical composition, in all welds obtained using standard welding wires, intergranular microcracks were found in the HAZ along the fusion line between the base metal and the weld. The formation of cracks in the HAZ of the Inconel 738 alloy was associated with the melting of low-temperature eutectics, carbides, and other precipitates along the grain boundaries during welding, followed by the propagation of cracks due to the continuously increasing level of residual welding tensile stresses in the HAZ during crystallization and cooling of the weld.

Низкое содержание низкотемпературных эвтектик и быстрое охлаждение металла шва было достаточным для зарождения трещин, но недостаточным для залечивания этих трещин расплавленным материалом эвтектик, как показано в публикации Alexandrov В.Т., Hope А.Т., Sowards J.W., Lippold J.C., and McCracken S.S. Weldability Studies of High-Cr, Ni-base Filler Metals for Power Generation Applications, Welding in the World, Vol. 55, n. 3/4, pp. 65-76, 2011 (Doc. IIW-2111, ex Doc. IX-2313-09).The low content of low-temperature eutectics and rapid cooling of the weld metal was sufficient for crack nucleation, but insufficient to heal these cracks with molten eutectic material, as shown in the publication by Alexandrov V.T., Hope A.T., Sowards J.W., Lippold J.C., and McCracken S.S. Weldability Studies of High-Cr, Ni-base Filler Metals for Power Generation Applications, Welding in the World, Vol. 55, n. 3/4, pp. 65-76, 2011 (Doc. IIW-2111, ex Doc. IX-2313-09).

Высокие температуры плавления стандартных сварочных материалов на основе кобальта с общим содержанием Si вплоть до 2,75%, которые превышали температуру начала плавления Inconel 738, увеличивали перегрев и усиливали растрескивание в ЗТВ. Термообработка сварных швов приводила к дополнительному образованию трещин. Некоторые трещины распространялись в сварные швы.The high melting points of standard cobalt-based welding consumables with a total Si content of up to 2.75%, which exceeded the Inconel 738 melting start temperature, increased overheating and increased cracking in the HAZ. Heat treatment of welds led to additional cracking. Some cracks extended into the welds.

Поэтому в настоящее время только предварительный подогрев сплавов Inconel 738, Inconel 713, GDT 111, GDT 222, Rene 80 и других дисперсионно-твердеющих поликристаллических сплавов, а также сплавов, полученных направленной кристаллизацией, жаропрочных сплавов с высоким содержанием гамма-прим фазы, а также Rene 80, CMSX 4, CMSX 10, Rene N5 и других монокристаллических материалов, до температур, превышающих 900°С, позволяет выполнять сварные швы без трещин. Способы сварки, использующие предварительный подогрев, изложены в патентах США 5897801, 6659332 и Канады 1207137. Однако, предварительный подогрев деталей перед сваркой увеличивает стоимость ремонта и снижает производительность труда.Therefore, at present, only the preheating of Inconel 738, Inconel 713, GDT 111, GDT 222, Rene 80 and other dispersion hardening polycrystalline alloys, as well as alloys obtained by directional crystallization, heat-resistant alloys with a high content of gamma-prim phase, as well as Rene 80, CMSX 4, CMSX 10, Rene N5 and other single-crystal materials, up to temperatures exceeding 900 ° C, allows welds to be made without cracks. Welding methods using preheating are described in US Pat. Nos. 5,897,801, 6,659,332 and Canada 1,207,137. However, preheating parts before welding increases the cost of repairs and reduces labor productivity.

Кроме стандартных сварочных проволок сплошного сечения известны также различные композиционные проволоки. Композиционные сварочные проволоки с покрытием или поверхностным слоем наиболее распространены. Например, композиционная сварочная проволока, описанная в патенте США 5569546, содержит 1,5-2,5% В, 2-5% Al, 2-4% Та, 14-17% Cr, 8-12% Со и Ni с помесями до баланса. Бор используется как депрессант температуры плавления, обеспечивающий сваривание изделий, изготовленных из сплавов на основе кобальта. Однако бор снижает пластичность сплавов на основе кобальта, никеля и железа. Поэтому данный патент раскрывает изготовление такой присадочной проволоки путем спекания порошков. Для применения на практике данный процесс является дорогим и трудоемким.In addition to standard solid-section welding wires, various composite wires are also known. Composite welding wires with a coating or surface layer are the most common. For example, the composite welding wire described in US Pat. No. 5,596,546 contains 1.5-2.5% B, 2-5% Al, 2-4% Ta, 14-17% Cr, 8-12% Co and Ni mixed to balance. Boron is used as a melting point depressant, which ensures welding of products made from cobalt-based alloys. However, boron reduces the ductility of cobalt, nickel and iron alloys. Therefore, this patent discloses the manufacture of such a filler wire by sintering powders. For practical application, this process is expensive and time consuming.

Полые и порошковые сварочные проволоки с флюсовым наполнителем и сплошные проволоки, описанные в справочнике по сварке, пайке твердым припоем и пайке AMS Handbook, Welding, Brazing and Soldering, Volume 6, pp. 719, а также патентах Франции 2746046, Канады 2442335 и Китая 1408501 тоже относятся к композиционным присадочным материалам общего назначения. Порошковые сварочные проволоки с флюсовым наполнителем содержат металлическую оболочку, которая заполнена различными шлакообразующими материалами, стабилизаторами дуги, восстановителями и металлическими порошками. Композиционная проволочная основа может быть изготовлена из самых разных порошков с использованием высокопроизводительных процессов. К сожалению, диаметр этих присадочных материалов составляет от 4 до 8 мм, что не позволяет использовать их для ремонта и изготовления элементов газотурбинных двигателей с толщиной стенки от 1 до 3 мм.Flux-cored hollow and powder welding wires and solid wires described in the AMS Handbook, Brazing and Soldering Handbook, Welding, Brazing and Soldering, Volume 6, pp. 719, as well as the patents of France 2746046, Canada 2442335 and China 1408501 also apply to composite filler materials for general purposes. Flux-cored flux-cored welding wires contain a metal sheath, which is filled with various slag-forming materials, arc stabilizers, reducing agents, and metal powders. Composite wire base can be made from a variety of powders using high-performance processes. Unfortunately, the diameter of these filler materials is from 4 to 8 mm, which does not allow them to be used for the repair and manufacture of elements of gas turbine engines with wall thicknesses from 1 to 3 mm.

Биметаллическая композиционная сварочная проволока согласно патенту России 2122908 имеет хорошую металлургическую связь между основой и оболочкой, но она может быть изготовлена волочением с использованием лишь материалов с высокой пластичностью, таких как медь и коррозионно-стойкая сталь.The bimetal composite welding wire according to Russian patent 2122908 has a good metallurgical bond between the base and the sheath, but it can be made by drawing using only materials with high ductility, such as copper and corrosion-resistant steel.

Композиционные сварочные проволоки с медным покрытием, описанные в патентах Японии 2007331006, 2006281315, 62199287 и Кореи 20090040856, имеют различные химические составы и доступны на мировом рынке. Однако медь значительно снижает рабочую температуру сварных соединений жаропрочных сплавов на основе никеля. Поэтому они не могут быть использованы для ремонта элементов газотурбинных двигателей.Composite copper-coated welding wires described in Japanese Patents 2007331006, 2006281315, 62199287 and Korea 20090040856 have different chemical compositions and are available on the world market. However, copper significantly reduces the operating temperature of welded joints of heat-resistant nickel-based alloys. Therefore, they cannot be used to repair elements of gas turbine engines.

Присадочные проволоки с покрытием на основе серебра и меди согласно патенту Китая 1822246 также не пригодны для сварки элементов газотурбинных двигателей вследствие специфики металлургического взаимодействия серебра с жаропрочными сплавами на основе никеля и кобальта.Filler wires coated with silver and copper according to Chinese patent 1822246 are also not suitable for welding elements of gas turbine engines due to the specifics of the metallurgical interaction of silver with heat-resistant alloys based on nickel and cobalt.

Титановое покрытие проволоки по патентам Китая 101407004, 201357293 и Японии 2007245185 не достаточно эффективно для снижения температуры плавления присадочных материалов на основе никеля.The titanium coating of the wire according to Chinese patents 101407004, 201357293 and Japan 2007245185 is not effective enough to lower the melting temperature of nickel-based filler materials.

Покрытие сварочной проволоки активными веществами, такими как MnCl2, CaCl2, MnO2, и ZnO по патенту Китая 101244489, не эффективно для предотвращения трещинообразования в ЗТВ дисперсионно-твердеющих жаропрочных сплавов.Coating the welding wire with active substances, such as MnCl 2 , CaCl 2 , MnO 2 , and ZnO according to Chinese patent 101244489, is not effective in preventing crack formation in the HAZ of dispersion hardening heat-resistant alloys.

Композиционные сварочные проволоки, изготовленные по патентам Китая 1822246 и России 2415742, 2294272, имеют внутреннее и наружное покрытия, содержащие активирующие флюсы, предназначены для снижения гигроскопичности. Эти композиционные проволоки могут также содержать металлическое покрытие. Однако эти присадочные проволоки не позволяют обеспечивать бездефектные швы при сварке дисперсионно-твердеющих жаропрочных сплавов на основе никеля и кобальта вследствие высокой температуры плавления и перегрева зоны термического влияния, так как гигроскопические компоненты не снижают температуру плавления присадочной проволоки.Composite welding wires made according to Chinese patents 1822246 and Russia 2415742, 2294272 have internal and external coatings containing activating fluxes, designed to reduce hygroscopicity. These composite wires may also contain a metal coating. However, these filler wires do not allow providing defect-free welds when welding dispersion hardening heat-resistant alloys based on nickel and cobalt due to the high melting temperature and overheating of the heat affected zone, since hygroscopic components do not reduce the melting temperature of the filler wire.

Таким образом, вследствие технологических трудностей в изготовлении и использовании известных присадочных проволок, содержащих бор и кремний в необходимых количествах, аргонодуговая сварка жаропрочных никелевых сплавов без предварительного подогрева затруднена и во многих случаях практически не возможна.Thus, due to technological difficulties in the manufacture and use of known filler wires containing boron and silicon in the required quantities, argon-arc welding of heat-resistant nickel alloys without preliminary heating is difficult and in many cases practically impossible.

Исходя из вышеизложенного, существует острая необходимость в разработке нового присадочного материала для сварки плавлением и аргонодуговой пайки дисперсионно-твердеющих жаропрочных сплавов, которые склонны к растрескиванию ЗТВ, а также для ремонта деталей двигателей турбин, которые ранее подвергались ремонту с применением высокотемпературной пайки, LPM™ или ADH.Based on the foregoing, there is an urgent need to develop a new filler material for fusion welding and argon-arc soldering of precipitation hardening heat-resistant alloys that are prone to cracking HAZ, as well as for repairing turbine engine parts that had previously been repaired using high-temperature brazing, LPM ™ or ADH.

Цель изобретения достигается тем, что композиционная сварочная проволока содержит пластичную металлическую основу (сердечник), изготовленную из сплавов на основе железа, никеля или кобальта, и поверхностный слой на основе бора, кремния или бора с кремнием при суммарном содержании бора и кремния в сварочной проволоке приблизительно 0,1-10% по массе, причем суммарное содержание бора и кремния в проволоке регулируется толщиной покрытия и содержанием бора и кремния в этом покрытии.The purpose of the invention is achieved in that the composite welding wire contains a ductile metal base (core) made of alloys based on iron, nickel or cobalt, and a surface layer based on boron, silicon or boron with silicon with a total content of boron and silicon in the welding wire of approximately 0.1-10% by weight, and the total content of boron and silicon in the wire is controlled by the thickness of the coating and the content of boron and silicon in this coating.

В результате экспериментов было установлено, что пониженная температура плавления этих присадочных материалов снижает растрескивание ЗТВ, а расширение температурного интервала кристаллизации приводит к самозалечиванию образовавшихся трещин благодаря присутствию большого количества междендритной эвтектики с пониженной температурой кристаллизации.As a result of the experiments, it was found that a lower melting temperature of these filler materials reduces HAZ cracking, and the expansion of the crystallization temperature range leads to self-healing of the resulting cracks due to the presence of a large number of interdendritic eutectics with a low crystallization temperature.

Кроме того, легирование присадочных проволок с использованием бора и кремния в оптимальном диапазоне концентраций не снижало пластичность сварных швов, что позволяло использовать эти материалы для наплавки промежуточных слоев перед заключительным наложением высокопрочных материалов с низкой пластичностью при восстановлении узлов и деталей, изготовленных из высокопрочных хрупких материалов.In addition, alloying filler wires using boron and silicon in the optimal concentration range did not reduce the ductility of the welds, which made it possible to use these materials for surfacing the intermediate layers before the final application of high-strength materials with low ductility during the restoration of assemblies and parts made of high-strength brittle materials.

Композиционную присадочную проволоку, описанную в настоящем изобретении, можно получить путем сочетания стандартного высокотехнологичного холодного или горячего волочения пластичной металлической основы с последующим нанесением на поверхность этой основы необходимого количества бора, кремния или обоих этих элементов в виде различных покрытий.The composite filler wire described in the present invention can be obtained by combining a standard high-tech cold or hot drawing of a plastic metal base with the subsequent application of the required amount of boron, silicon or both of these elements in the form of various coatings on the surface of this base.

Предшествующие попытки производства присадочной проволоки с повышенным содержанием бора и кремния были безуспешными вследствие резкого снижения пластичности, вызываемого добавками бора и кремния. Как результат, присадочные проволоки с высоким содержанием бора и кремния могли быть изготовлены только с помощью литья или спекания, что неэкономично при промышленном производстве.Previous attempts to produce a filler wire with a high content of boron and silicon were unsuccessful due to a sharp decrease in ductility caused by additives of boron and silicon. As a result, filler wires with a high content of boron and silicon could be made only by casting or sintering, which is uneconomical in industrial production.

Композиционные присадочные проволоки, описанные в настоящем изобретении, могут быть получены путем нанесения краски, содержащей бор и кремний, или различных методов напыления на стандартные сварочные проволоки с последующей их термообработкой. Использование стандартных сварочных проволок сокращает производственные затраты. Поэтому разработанный метод обеспечивает низкую стоимость изготовления присадочной проволоки и высокую производительность процесса.The composite filler wires described in the present invention can be obtained by applying paint containing boron and silicon, or by various spraying methods on standard welding wires, followed by heat treatment. The use of standard welding wires reduces production costs. Therefore, the developed method provides a low cost of manufacturing filler wire and high productivity of the process.

Поверхностное легирование металлической основы бором и кремнием понижает температуру плавления присадочных материалов и увеличивает интервал кристаллизации сварочной ванны.Surface alloying of the metal base with boron and silicon lowers the melting point of filler materials and increases the crystallization interval of the weld pool.

Предел прочности сварных соединений, полученных с использованием композиционных сварочных проволок, модифицированных бором и кремнием, часто превосходит прочность сварных швов, полученных с использованием стандартных материалов при температуре 982°С (1800°F).The tensile strength of welds obtained using composite welding wires modified with boron and silicon, often exceeds the strength of welds obtained using standard materials at a temperature of 982 ° C (1800 ° F).

Использование разработанной сварочной проволоки для аргонодуговой сварки сплава Inconel 738 исключило образование трещин в ЗТВ. Также удалось значительно снизить стоимость ремонта различных деталей газотурбинных двигателей.Using the developed welding wire for argon-arc welding of the Inconel 738 alloy eliminated the formation of cracks in the HAZ. It was also possible to significantly reduce the cost of repairing various parts of gas turbine engines.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, присадочная проволока может содержать переходный слой между пластичной металлической основой и покрытием, при этом содержание депрессантов температуры плавления постепенно снижается от максимального на наружной поверхности покрытия до исходного уровня этих элементов в материале проволоки.According to another embodiment of the invention, the filler wire may contain a transition layer between the plastic metal base and the coating, while the content of depressants of the melting temperature gradually decreases from the maximum on the outer surface of the coating to the initial level of these elements in the material of the wire.

Полые присадочные проволоки с диаметром, превышающим 4 мм, могут также содержать депрессанты температуры плавления, нанесенные на внутреннюю поверхность.Hollow filler wires with a diameter exceeding 4 mm may also contain melting point depressants deposited on the inner surface.

В соответствии с другим вариантом изобретения, полые порошковые присадочные проволоки могут содержать депрессанты температуры плавления, порошковые материалы, изготовленные из материала присадочной проволоки такие, как Ni, Со, Fe, а также легирующие элементы, выбранные из группы элементов Al, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Cr, Мо, W, Cu, Y, Re, С, N.In accordance with another embodiment of the invention, hollow flux-cored filler wires may contain melting point depressants, powder materials made of filler wire material such as Ni, Co, Fe, as well as alloying elements selected from the group of elements Al, Ti, Zr, Hf , V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Cu, Y, Re, C, N.

Способ изготовления композиционной присадочной проволоки включает в себя подготовку металлической основы, нанесение поверхностного слоя с депрессантами температуры плавления, выбранными из бора и кремния, используя один из следующих процессов: нанесения суспензии и красителей, борирования, электростатического порошкового напыления, жидкостного борирования, химического борирования, электрохимического борирования, диффузионного борирования в твердой фазе, химического осаждения из паровой фазы, физического осаждения из паровой фазы, электронно-лучевого напыления и электронно-лучевого физического осаждения из паровой фазы, таким образом, что общее содержание бора и кремния в композиционной сварочной проволоке составляет от 0,1% до 10% по массе и связывание поверхностного слоя с металлической основой.A method of manufacturing a composite filler wire includes preparing a metal base, applying a surface layer with melting point depressants selected from boron and silicon, using one of the following processes: applying a suspension and dyes, boronation, electrostatic powder spraying, liquid boronation, chemical boronization, electrochemical boration, diffusion boronation in the solid phase, chemical vapor deposition, physical vapor deposition , electron beam spraying and electron beam physical vapor deposition, so that the total content of boron and silicon in the composite welding wire is from 0.1% to 10% by weight and the binding of the surface layer to the metal base.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез композиционной сварочной проволоки, содержащей пластичную металлическую основу (сердечник) в виде проволоки 100, наружный поверхностный слой 102 которой обогащен депрессантами температуры плавления, и переходный слой 103, при этом наружный диаметр проволоки 'D' 112, а 110 есть толщина 'Т' наружного поверхностного слоя 102.In FIG. 1 shows a cross section of a composite welding wire containing a ductile metal base (core) in the form of a wire 100, the outer surface layer 102 of which is enriched with depressants of the melting temperature, and the transition layer 103, while the outer diameter of the wire is' D '112, and 110 is the thickness' T 'of the outer surface layer 102.

На фиг. 2 изображен поперечный разрез порошковой композиционной сварочной проволоки 200 с порошковым присадочным наполнителем, которая содержит пластичную металлическую основу в виде полой проволоки 201 с наружным поверхностным слоем 202, обогащенным депрессантами температуры плавления, коаксиальное отверстие 204, внутренний поверхностный слой 205 с депрессантами температуры плавления, и наполнитель 206, который заполняет полую часть проволоки.In FIG. 2 is a cross-sectional view of a flux-cored composite filler wire 200 with a filler powder that contains a ductile metal base in the form of a hollow wire 201 with an outer surface layer 202 enriched with melting point depressants, a coaxial hole 204, an inner surface layer 205 with melting point depressants, and a filler 206, which fills the hollow portion of the wire.

На фиг. 3 представлена микрофотография поперечного сечения композиционной сварочной проволоки на основе никеля, содержащей обогащенный бором поверхностный слой, полученный путем электрохимического борирования.In FIG. 3 is a cross-sectional micrograph of a nickel-based composite welding wire containing a boron-enriched surface layer obtained by electrochemical boronation.

На фиг. 4 представлена микрофотография поперечного сечения композиционной сварочной проволоки на основе никеля с обогащенным бором поверхностным слоем, полученным путем борирования.In FIG. 4 is a cross-sectional micrograph of a nickel-based composite welding wire with a boron-enriched surface layer obtained by boronation.

На фиг. 5 представлена микрофотография поперечного сечения композиционной сварочной проволоки на основе никеля с обогащенным бором поверхностным слоем (а) и обогащенным кремнием поверхностным слоем (b), полученными путем нанесения лакокрасочного покрытия на основе бора и кремния соответственно на поверхность проволоки с последующей вакуумной термообработкой при температуре 1200°С.In FIG. 5 is a cross-sectional micrograph of a nickel-based composite welding wire with a boron-enriched surface layer (a) and a silicon-enriched surface layer (b) obtained by applying a boron and silicon-based paint coating on the wire surface, respectively, followed by vacuum heat treatment at a temperature of 1200 ° FROM.

На фиг. 6 изображена пластина, изготовленная из коррозионно-стойкой стали 304, с поверхностным LPM™ слоем на основе никеля, полученным в соответствии с патентом США 5156321.In FIG. Figure 6 shows a plate made of stainless steel 304 with a surface LPM ™ nickel-based layer prepared in accordance with US Pat. No. 5,156,321.

На фиг. 7 изображен тот же образец после аргонодуговой наплавки с применением модифицированной бором композиционной сварочной проволоки А, химический состав которой дан в примерах наплавки на LPM™.In FIG. 7 shows the same sample after argon-arc surfacing using boron-modified composite welding wire A, the chemical composition of which is given in the examples of surfacing on LPM ™.

На фиг. 8 представлена микрофотография образца, показанного на фиг. 7.In FIG. 8 is a micrograph of the sample shown in FIG. 7.

На фиг. 9 представлена микрофотография зоны сплавления между покрытием LPM™ и металлом наплавки, полученной аргонодуговой наплавкой с использованием модифицированной бором композиционной сварочной проволокой 'А', химический состав которой дан в примерах сварки.In FIG. 9 is a photomicrograph of the fusion zone between the LPM ™ coating and the weld metal obtained by argon-arc surfacing using a boron modified composite welding wire 'A', the chemical composition of which is given in the welding examples.

На фиг. 10 представлена микрофотография сварных швов, полученных на покрытии LPM™ с использованием модифицированной бором композиционной сварочной проволоки 'В' с химическим составом, показанным в примерах.In FIG. 10 is a photomicrograph of welds obtained on an LPM ™ coating using a boron-modified composite 'B' welding wire with the chemical composition shown in the examples.

На фиг. 11 изображены сварные швы, полученные на сплаве Inconel 738 с использованием модифицированной бором композиционной сварочной проволоки 'В' с химическим составом, показанным в примерах.In FIG. 11 shows welds obtained on an Inconel 738 alloy using a boron-modified composite 'B' welding wire with the chemical composition shown in the examples.

На фиг. 12 представлена микрофотография сварного шва, полученного с использованием модифицированной кремнием композиционной сварочной проволоки 'С' с химическим составом, показанным в примерах, касающихся сварки сплава Rene 77.In FIG. 12 is a photomicrograph of a weld obtained using a silicon-modified composite 'C' welding wire with the chemical composition shown in the examples relating to welding of Rene 77 alloy.

На фиг. 13 показана секция композиционной сварочной проволоки с поверхностным слоем, содержащим 40% бора, и сварочный пруток в нижней части фотографии с поверхностным слоем, содержащим 12% бора и связки из полиэстера.In FIG. 13 shows a section of a composite welding wire with a surface layer containing 40% boron, and a welding rod at the bottom of the photograph with a surface layer containing 12% boron and a bundle of polyester.

Настоящее изобретение представляет собой композиционную сварочную проволоку или пруток для сварки плавлением 100, показанную на фиг. 1.The present invention is a composite welding wire or rod for fusion welding 100 shown in FIG. one.

Композиционная сварочная проволока 100, с требуемым химическим составом, предназначена, преимущественно, для ремонта деталей газотурбинных двигателей, изготовленных из жаропрочных сплавов на основе поликристаллических сплавов Ni, Со и Fe, а также сплавов, полученных направленной кристаллизации и монокристаллов, которые прежде подвергались ремонту с использованием ADH, LPM™ или высокотемпературной пайки, а также жаропрочных сплавов, которые склонны к образованию трещин в зоне ЗТВ при сварке с использованием стандартных сварочных материалов.Composite welding wire 100, with the required chemical composition, is mainly intended for repairing parts of gas turbine engines made of heat-resistant alloys based on polycrystalline alloys Ni, Co and Fe, as well as alloys obtained by directional crystallization and single crystals, which were previously repaired using ADH, LPM ™ or brazing, as well as heat-resistant alloys, which are prone to cracking in the HAZ zone when welding using standard welding materials .

Композиционная сварочная проволока 100 содержит пластичную проволочную основу (сердечник) 101, показанную на фиг. 1, полученную, например, путем горячего или холодного волочения из стандартных или изготовленных по специальному заказу пластичных сплавов на основе никеля, кобальта и железа, имеющих необходимый химический состав. Композиционная сварочная проволока 100 также содержит поверхностный слой 102, обогащенный депрессантами температуры плавления, такими как бор, кремний или комбинация этих двух химических элементов. В зависимости от процесса изготовления, композиционная сварочная проволока может содержать переходный слой 103.Composite welding wire 100 comprises a plastic wire base (core) 101 shown in FIG. 1, obtained, for example, by hot or cold drawing from standard or custom-made plastic alloys based on nickel, cobalt and iron having the necessary chemical composition. Composite welding wire 100 also contains a surface layer 102 enriched with melting point depressants such as boron, silicon, or a combination of these two chemical elements. Depending on the manufacturing process, the composite welding wire may comprise a transition layer 103.

На фиг. 1 'Т' отражает суммарную толщину покрытия с толщиной промежуточного, обычно диффузионного, слоя 103. Диаметр композиционной сварочной проволоки, включая поверхностный слой или покрытие 'D', обозначен 112.In FIG. 1 'T' represents the total thickness of the coating with the thickness of the intermediate, usually diffusion, layer 103. The diameter of the composite welding wire, including the surface layer or coating 'D', is designated 112.

На фиг. 2 в поперечном сечении изображена порошковая композиционная сварочная проволока 200, которая содержит пластичную полую основу 201 с наружным поверхностным слоем 202, обогащенным депрессантами температуры плавления, коаксиальное отверстие 204, внутреннее покрытие 205, содержащим депрессанты температуры плавления, и порошковый наполнитель 206.In FIG. 2 is a cross-sectional view of a flux-cored composite welding wire 200 that contains a plastic hollow base 201 with an outer surface layer 202 enriched with melting point depressants, a coaxial hole 204, an inner coating 205 containing melting point depressants, and a powder filler 206.

Для изготовления композиционных сварочных проволок для сварки и ремонта деталей двигателей, изготовленных из жаропрочных сплавов, содержащих ADH, LPM™ и паянные соединения, стандартные сварочные проволоки на основе сплавов железа, никеля и кобальта могут быть использованы наряду с проволоками, изготовленными из специальных сплавов.For the manufacture of composite welding wires for welding and repairing engine parts made of heat-resistant alloys containing ADH, LPM ™ and soldered joints, standard welding wires based on iron, nickel and cobalt alloys can be used along with wires made from special alloys.

Далее описано несколько примеров нанесения борсодержащих покрытий 102 и 202 требуемой толщины, показанных на фиг. 1 и 2.The following describes several examples of applying boron coatings 102 and 202 of the required thickness shown in FIG. 1 and 2.

Например, суспензия, приготовленная из смеси мелкодисперсного бора с летучим растворителем, таким как спирт, или метанол, или вода, наносится на поверхность проволочной основы с помощью кисти, распыления или погружения с последующей термической обработкой для закрепления краски на проволочной основе. Для улучшения адгезии суспензия может содержать также органическую связку, которая полностью или частично дезинтегрируется либо в процессе термообработки, либо в процессе сварки. Наиболее эффективным является электростатическое порошковое напыление.For example, a suspension prepared from a mixture of finely divided boron with a volatile solvent, such as alcohol, or methanol, or water, is applied to the surface of the wire base with a brush, spray or immersion followed by heat treatment to fix the paint on a wire base. To improve adhesion, the suspension may also contain an organic binder, which is fully or partially disintegrated either in the heat treatment process or in the welding process. The most effective is electrostatic powder spraying.

Нанесение борсодержащих покрытий можно производить методами жидкостного борирования, при котором металлическая основа, изготовленная из стандартной проволоки, погружается в солевую ванну при высоких температурах аналогично электрохимическому борированию или диффузионным борированием в твердых порошковых смесях.Boron-containing coatings can be applied by liquid boronation methods, in which a metal base made of standard wire is immersed in a salt bath at high temperatures similar to electrochemical boronation or diffusion boronation in solid powder mixtures.

Газовое борирование в смесях борсодержащих газов, например, В2Н22, также может быть использовано для промышленного изготовления композиционной сварочной проволоки.Gas boronation in mixtures of boron-containing gases, for example, В 2 Н 22 , can also be used for the industrial manufacture of composite welding wire.

Плазменное борирование, при котором также используются богатые бором газы, позволяет снизить температуру процесса изготовления композиционной сварочной проволоки.Plasma boronation, which also uses boron-rich gases, can reduce the temperature of the composite welding wire manufacturing process.

Борирование в псевдоожиженном слое, при котором используются специальные порошки в сочетании с не содержащими кислород газами, такими как водород, азот и их смеси, также может быть использовано для изготовления композиционной сварочной проволоки.Fluidized bed boring, in which special powders are used in combination with oxygen-free gases such as hydrogen, nitrogen and mixtures thereof, can also be used to make a composite welding wire.

Другими методами изготовления композиционной сварочной проволоки с борсодержащими покрытиями являются борирование проволочной основы путем: химического осаждения из паровой фазы, при котором атомы бора диффундируют в основу, образуя интерметаллические соединения на поверхности проволочных основ; физического осаждения из паровой фазы, при котором богатый бором материал испаряется с помощью электрической дуги в вакууме при рабочем давлении 10-2 торр или меньшем; электронно-лучевого осаждения из паровой фазы, которое аналогично процессу физического осаждения из паровой фазы, но нагревание и испарение распыляемого материала выполняются посредством электронного луча; а также электроннолучевым напылением.Other methods of manufacturing a composite welding wire with boron-containing coatings are boronation of the wire base by: chemical vapor deposition, in which boron atoms diffuse into the base, forming intermetallic compounds on the surface of the wire bases; physical vapor deposition, in which the boron-rich material is vaporized using an electric arc in vacuum at a working pressure of 10 -2 torr or less; electron beam deposition from the vapor phase, which is similar to the process of physical vapor deposition, but the heating and evaporation of the atomized material is carried out by means of an electron beam; as well as electron beam spraying.

Лакокрасочное и электролитическое борирование, а также электростатическое порошковое напыление, являются наиболее экономичными для производства композиционных сварочных материалов по предлагаемому способу.Paint and electrolytic boronation, as well as electrostatic powder spraying, are the most economical for the production of composite welding materials by the proposed method.

Требуемая толщина покрытия зависит от диаметра проволочной заготовки и требуемой концентрации депрессантов температуры плавления, бора и кремния, в сварочной проволоке.The required coating thickness depends on the diameter of the wire billet and the required concentration of depressants of the melting temperature, boron and silicon in the welding wire.

Содержание бора, кремния или бора с кремнием в поверхностном слое и толщина этого слоя должны обеспечивать общее содержание депрессантов температуры плавления в композиционной присадочной проволоке в диапазоне 0,1-10%, для того, чтобы снизить температуру плавления этой сварочной проволоки и предотвратить образование трещин в LPM™, ADH, а также сплавах Inconel 713, Inconel 738, Rene 77 и других жаропрочных сплавах с высоким содержанием гамма-прим (γ') фазы при их сварке и наплавке.The content of boron, silicon or boron with silicon in the surface layer and the thickness of this layer should provide a total content of depressants of the melting temperature in the composite filler wire in the range of 0.1-10%, in order to reduce the melting temperature of this welding wire and prevent cracking in LPM ™, ADH, as well as Inconel 713, Inconel 738, Rene 77 alloys and other heat-resistant alloys with a high content of gamma-prim (γ ') phase during their welding and surfacing.

Общее содержание депрессантов температуры плавления в композиционной сварочной проволоке зависит от диаметра проволоки, толщины поверхностного слоя или покрытия и содержания депрессанта температуры плавления в покрытии или поверхностном слое, которое можно рассчитать, используя следующее уравнение:The total content of melting point depressants in the composite welding wire depends on the diameter of the wire, the thickness of the surface layer or coating and the content of the melting point depressant in the coating or surface layer, which can be calculated using the following equation:

Figure 00000001
Figure 00000001

где C - общее содержание депрессантов температуры плавления в присадочной проволоке;where C is the total content of melting point depressants in the filler wire;

D' - диаметр сварочной проволоки;D 'is the diameter of the welding wire;

CSL - содержание депрессанта температуры плавления в покрытии или поверхностном слое;C SL is the depressant content of the melting temperature in the coating or surface layer;

Т - толщина поверхностного слоя или покрытия.T is the thickness of the surface layer or coating.

После сушки присадочная проволока или пруток с нанесенным на него покрытием на основе бора, кремния или бора с кремнием подвергается термообработке в среде защитных газов (аргона, гелия или водорода) или в вакууме при температуре выше 900°С, но ниже температуры плавления материала проволочной основы. Температуру термообработки можно выбрать, используя стандартные справочные данные для каждого типа сплава. Однако, лучшие результаты были достигнуты при термообработке в интервале температур 1180-1205°С. При термообработке бор диффундирует в проволоку, образуя прочную связь с основой, а органические добавки в виде связующего разлагаются и удаляются из поверхностного слоя в виде газов.After drying, the filler wire or bar coated with boron, silicon or boron silicon is subjected to heat treatment in a protective gas environment (argon, helium or hydrogen) or in vacuum at a temperature above 900 ° C, but below the melting temperature of the wire base material . The heat treatment temperature can be selected using standard reference data for each type of alloy. However, the best results were achieved by heat treatment in the temperature range 1180-1205 ° C. During heat treatment, boron diffuses into the wire, forming a strong bond with the base, and organic additives in the form of a binder decompose and are removed from the surface layer in the form of gases.

Как показано на фиг. 4 и 5, термообработка сварочных проволок в пределах этого интервала температур приводит к образованию диффузионного слоя с высоким содержанием бора толщиной 'Т' от 75 мкм до 111 мкм, включая переходный слой 103. Содержание бора уменьшается от максимума на поверхности до нуля или до начального содержания бора в исходном материале.As shown in FIG. 4 and 5, heat treatment of welding wires within this temperature range leads to the formation of a diffusion layer with a high content of boron with a thickness of 'T' from 75 μm to 111 μm, including a transition layer 103. The content of boron decreases from the maximum on the surface to zero or to the initial content boron in the source material.

Увеличение времени борирования с 2 до 6 часов увеличивает толщину борированного слоя до 140-250 мкм. Эти результаты близки к ранее опубликованным в статье X. Dong et al "Microstructure and Properties of Boronizing Layer of Fe-based Powder Metallurgy Compacts Prepared by Boronizing and Sintering Simultaneously", Science of Sintering, 41 (2009) 199-207 данным по зависимости параметров процесса борирования на глубину борированного слоя.An increase in the time of boronation from 2 to 6 hours increases the thickness of the borated layer to 140-250 microns. These results are similar to those previously published in X. Dong et al, "Microstructure and Properties of Boronizing Layer of Fe-based Powder Metallurgy Compacts Prepared by Boronizing and Sintering Simultaneously", Science of Sintering, 41 (2009) 199-207 the process of boronation to the depth of the borated layer.

Покрытия или поверхностные слои, содержащие бор и кремний, имеют хорошую адгезионную и диффузионную связь с проволочной основой. Толщина борированного слоя зависит от времени и температуры термообработки. Во время термообработки бор диффундирует в подложку через поверхность проволоки, образуя так называемое диффузионное покрытие, которое имеет превосходную металлургическую связь с подложкой, что обеспечивает их удобное использование при сварке.Coatings or surface layers containing boron and silicon have a good adhesive and diffusion bond with the wire base. The thickness of the borated layer depends on the time and temperature of the heat treatment. During heat treatment, boron diffuses into the substrate through the surface of the wire, forming a so-called diffusion coating, which has an excellent metallurgical bond with the substrate, which ensures their convenient use in welding.

В соответствии с другим вариантом предложенного способа изготовления композиционной сварочной проволоки, формирование наружного поверхностного слоя, содержащего бор, выполняется с использованием электрохимического процесса, в котором заготовка из проволоки с требуемым химическим составом погружается в расплавленную борную кислоту при температуре приблизительно 950°С. Во время борирования, борная кислота диссоциирует, высвобождая атомы бора, которые диффундируют в поверхностный слой проволоки, образуя Ni2B и другие бориды. Во время термообработки после борирования метастабильные бориды Ni2B преобразуются в стабильные соединения Ni3B. Выделение боридов из обогащенных бором твердых растворов и фаз, содержащих до 10% бора, происходит также на поверхности композиционного сварочного материала и вдоль границ зерен. Экспериментальным путем было обнаружено, что во время электрохимического борирования, сопровождающегося последующей термообработкой в диапазоне температур 900-1000°С, на поверхности присадочных проволок образуется относительно тонкий слой борида. Толщина борированного слоя, показанного на фиг. 3 и 4, составляет приблизительно 75 мкм.In accordance with another variant of the proposed method for manufacturing a composite welding wire, the formation of the outer surface layer containing boron is performed using an electrochemical process in which a wire preform with the desired chemical composition is immersed in molten boric acid at a temperature of approximately 950 ° C. During boronation, boric acid dissociates, releasing boron atoms, which diffuse into the surface layer of the wire, forming Ni 2 B and other borides. During heat treatment after boronation, metastable borides of Ni 2 B are converted to stable compounds of Ni 3 B. The separation of borides from boron-enriched solid solutions and phases containing up to 10% boron also occurs on the surface of the composite welding material and along grain boundaries. It was experimentally found that during electrochemical boronization, followed by subsequent heat treatment in the temperature range 900-1000 ° C, a relatively thin layer of boride is formed on the surface of the filler wires. The thickness of the borated layer shown in FIG. 3 and 4 is approximately 75 microns.

Согласно другому варианту разработанного способа, наружный поверхностный слой, содержащий депрессанты температуры плавления, получают с помощью диффузионного борирования в боросодержащих порошках Ekabor™ или аналогичного порошка, содержащего 90% SiC, 5% В4С, 5% KBF4. Во время диффузионного борирования с использованием порошкообразных материалов, таких как В4С, карбид бора распадается на бор и углерод, обеспечивая диффузию бора в проволоку. Пластичные проволочные заготовки помещают в контакт с порошком Ekabor™, а затем нагревают до температуры от 820°С до 980°С в защитной атмосфере аргона и выдерживают в оптимальном температурном диапазоне, который выбирают экспериментально для каждого материала проволочной основы, а также необходимой толщины поверхностного слоя. После цикла диффузии и охлаждения избыточный порошок Ekabor™ удаляют, используя мягкую проволочную щетку из коррозионно-стойкой стали или другой способ очистки сварочной проволоки.According to another variant of the developed method, the outer surface layer containing melting point depressants is obtained by diffusion boronation in Ekabor ™ boron powders or a similar powder containing 90% SiC, 5% B 4 C, 5% KBF 4 . During diffusion boronation using powdered materials such as B 4 C, boron carbide decomposes into boron and carbon, allowing the boron to diffuse into the wire. Plastic wire preforms are placed in contact with Ekabor ™ powder, and then heated to a temperature of 820 ° C to 980 ° C in a protective argon atmosphere and kept in the optimal temperature range, which is chosen experimentally for each material of the wire base, as well as the required thickness of the surface layer . After a diffusion and cooling cycle, excess Ekabor ™ powder is removed using a stainless steel soft wire brush or other method of cleaning the welding wire.

Кремний не обладает таким же коэффициентом диффузии, как бор. Поэтому, наиболее эффективным способом изготовления композиционной присадочной проволоки с покрытием на основе кремния является нанесение лакокрасочных покрытий кистью, распылением или погружение заготовок, в суспензии, содержащие мелкодисперсный порошок Si, органические связующие и растворители, с последующей диффузионной термообработкой при температуре 1100-1200°С.Silicon does not have the same diffusion coefficient as boron. Therefore, the most effective way to manufacture a composite filler wire with a silicon-based coating is to paint and varnish coatings with a brush, spraying or immersing the workpieces in suspensions containing finely dispersed Si powder, organic binders and solvents, followed by diffusion heat treatment at a temperature of 1100-1200 ° С.

По другому варианту реализации разработанного способа, нанесение покрытий бора, кремния или бора с кремния производится с использованием электростатического напыления, известного также как электростатическая покраска. Порошки для электростатических покрытий или покраски изготавливаются на основе мелкодисперсных порошков бора и кремния и полимерных, например, акриловых, материалов с последующей термообработкой этой проволоки при температуре от 140°С до 200°С, что улучшает адгезию этих покрытий с подложкой и придает покрытиям необходимую прочность и износостойкость. Пример такой проволоки показан на фиг. 13. Полученная с помощью электростатического порошкового напыления сварочная проволока может быть использована для ручной и автоматической сварки сплавов на основе никеля и кобальта, которые не чувствительны к углеводородам или для которых дополнительное легирование сварных швов углеродом является существенным преимуществом, например, для твердосплавных наплавок, повышающих износостойкость. Во время сварки органические связующие разлагаются, высвобождая бор и кремний, которые поглощаются сварочной ванной.In another embodiment of the developed method, the coating of boron, silicon or boron with silicon is carried out using electrostatic spraying, also known as electrostatic painting. Powders for electrostatic coatings or dyes are made on the basis of fine powders of boron and silicon and polymeric, for example, acrylic materials, followed by heat treatment of this wire at temperatures from 140 ° C to 200 ° C, which improves the adhesion of these coatings to the substrate and gives the coatings the necessary strength and wear resistance. An example of such a wire is shown in FIG. 13. The welding wire obtained by electrostatic powder spraying can be used for manual and automatic welding of nickel and cobalt-based alloys that are not sensitive to hydrocarbons or for which additional alloying of welds with carbon is a significant advantage, for example, for carbide surfacing, which increase wear resistance . During welding, organic binders decompose, releasing boron and silicon, which are absorbed by the weld pool.

В качестве примера различных вариантов изготовления композиционных сварочных проволок были использованы покрытия на основе порошков бора, кремния и бора с кремнием с чистотой 99% и размером частиц 1-5 мкм и органических связующих. Покрытия наносились с помощью кисти и электростатическим напылением порошков на стандартные сварочные проволоки AMS 5837, AMS 5839, AMS 5801, Rene 80 и Rene 142 диаметром 1,0-1,5 мм, где AMS означает «Технические Требования к Аэрокосмическим Материалам» (Aerospace Material Specification))). Новое обозначение композиционных проволок и общее содержание легирующих элементов в этих проволоках в процентах по массе представлено ниже:As an example of various manufacturing options for composite welding wires, coatings based on powders of boron, silicon and boron with silicon with a purity of 99% and a particle size of 1-5 microns and organic binders were used. Coatings were applied by brush and electrostatic spraying of powders to standard welding wires AMS 5837, AMS 5839, AMS 5801, Rene 80 and Rene 142 with a diameter of 1.0-1.5 mm, where AMS stands for “Aerospace Material Specifications” Specification))). The new designation of composite wires and the total content of alloying elements in these wires as a percentage by weight are presented below:

композиционная сварочная проволока 'А' (изготовленная из проволоки AMS 5837), содержит: 20-22% Cr, 9-11% Мо, 3,5-4% Nb, 0,5-0,8% В, Ni и примеси – остальное;composite welding wire 'A' (made from AMS 5837 wire), contains: 20-22% Cr, 9-11% Mo, 3.5-4% Nb, 0.5-0.8% B, Ni and impurities - rest;

композиционная сварочная проволока 'В' (изготовленная из проволоки AMS 5839) содержит: 21-23% Cr, 1,5-2,5% Мо, 13-15% W, 0,3-0,5% А1, 1,5-1,8% Si, 0,5-0,8% Mn, Ni и примеси – остальное;'B' composite welding wire (made from AMS 5839 wire) contains: 21-23% Cr, 1.5-2.5% Mo, 13-15% W, 0.3-0.5% A1, 1.5 -1.8% Si, 0.5-0.8% Mn, Ni and impurities - the rest;

композиционная сварочная проволока 'С' (изготовленная из проволоки AMS 5801) содержит: 21-23% Cr, 21-23% Ni, 14-15% W, 0,05-0,08% La, 0,5-0,8% В, 1,2-1,5% Si, Со и примеси – остальное;composite welding wire 'C' (made from AMS 5801 wire) contains: 21-23% Cr, 21-23% Ni, 14-15% W, 0.05-0.08% La, 0.5-0.8 % B, 1.2-1.5% Si, Co and impurities - the rest;

композиционная сварочная проволока 'D' (изготовленная из проволоки AMS 5694) содержит: 23-25% Cr, 11-13% Ni, 1-2,5% В, 1,2-1,5% Si, Fe и примеси - остальное.'D' composite welding wire (made from AMS 5694 wire) contains: 23-25% Cr, 11-13% Ni, 1-2.5% B, 1.2-1.5% Si, Fe and impurities - the rest .

После сушки присадочные проволоки подвергали термообработке в вакууме 10-4 торр или ниже в диапазоне температур от 1120°С до 1205°С при времени выдержки два часа с последующим охлаждением в вакуумной печи.After drying, filler wires were heat-treated in a vacuum of 10 -4 Torr or lower in the temperature range from 1120 ° C to 1205 ° C with a holding time of two hours, followed by cooling in a vacuum oven.

Визуальный и металлографический анализ полученных композиционных присадочных проволок подтвердил образование непрерывного борированного слоя с толщиной в пределах от 105 мкм до 175 мкм. Типичная микроструктура сварочной проволоки, полученной с использованием данного способа, показана на фиг. 4 и 5.Visual and metallographic analysis of the obtained composite filler wires confirmed the formation of a continuous boron layer with a thickness ranging from 105 microns to 175 microns. A typical microstructure of a welding wire obtained using this method is shown in FIG. 4 and 5.

Для демонстрации способа изготовления композиционных сварочных проволок с помощью окрашивания, 100 граммов порошка бора чистотой 99% смешивали со 100 граммами связующего на основе акрила и 150 граммами растворителя марки Dowanol™. Смесь тщательно перемешивали для получения однородной суспензии с необходимой для нанесения кистью вязкостью. Суспензию наносили на сварочные проволоки диаметром 1 мм кистью в два слоя и оставляли для высыхания в течение двух часов. В процессе сушки Dowanol™ испарялся образуя плотное покрытие на основе бора и акрила, отлично сцепленное с проволочной основой.To demonstrate the method of manufacturing composite welding wires by dyeing, 100 grams of boron powder with a purity of 99% was mixed with 100 grams of an acrylic-based binder and 150 grams of Dowanol ™ brand solvent. The mixture was thoroughly mixed to obtain a uniform suspension with the viscosity necessary for brush application. The suspension was applied to welding wires with a diameter of 1 mm with a brush in two layers and left to dry for two hours. During the drying process, Dowanol ™ evaporated to form a dense coating based on boron and acrylic, perfectly adhered to the wire base.

В другом примере изготовления композиционных сварочных проволок 60 граммов акрила были растворены в 150 граммах чистого ацетона. Этот раствор интенсивно перемешивали до полного растворения акрила с последующим добавлением 40 граммов порошка Si с размером частиц от 1 мкм до 5 мкм. Перемешивание продолжали с введением, при необходимости, дополнительного количества ацетона для получения необходимой для нанесения лакокрасочного покрытия кистью вязкости. Далее, заготовки из сварочной проволоки окрашивали, используя мягкую кисть, и оставляли на воздухе для высыхания при температуре окружающей среды в течение 15-30 минут. После испарения ацетона Si и акрил образовывали однородный поверхностный слой с хорошей адгезией к проволочной основе, что обеспечивало требуемую подачу присадочной проволоки в сварочную ванну без нарушения поверхностного слоя на основе кремния.In another example of the manufacture of composite welding wires, 60 grams of acrylic were dissolved in 150 grams of pure acetone. This solution was intensively mixed until the acrylic was completely dissolved, followed by the addition of 40 grams of Si powder with a particle size of 1 μm to 5 μm. Stirring was continued with the introduction, if necessary, of an additional amount of acetone to obtain the viscosity necessary for applying the paintwork with a brush. Next, the wire blanks were stained using a soft brush and left to air dry at ambient temperature for 15-30 minutes. After evaporation of acetone, Si and acrylic formed a uniform surface layer with good adhesion to the wire base, which ensured the required filler wire supply to the weld pool without breaking the silicon-based surface layer.

Композиционные сварочные проволоки в катушках с акриловым порошковым покрытием, содержащим 10-45% боа, остальное - акрил, были получены с помощью электростатического напыления, известного также как электростатическая покраска, с последующей полимеризацией покрытия в печи при температуре 140-160°С. Толщина поверхностного слоя составляла от 15 мкм до 500 мкм. Стандартное оборудование для электростатического порошкового напыления было использовано для изготовления этой присадочной проволоки. Фрагмент спиральной сварочной проволоки для автоматической аргонодуговой сварки показан на фиг. 13.Composite welding wires in coils with acrylic powder coating containing 10-45% boa, the rest is acrylic, were obtained using electrostatic spraying, also known as electrostatic painting, followed by polymerization of the coating in a furnace at a temperature of 140-160 ° C. The thickness of the surface layer ranged from 15 μm to 500 μm. Standard electrostatic powder spraying equipment was used to make this filler wire. A fragment of a spiral welding wire for automatic argon-arc welding is shown in FIG. 13.

Для демонстрации аргонодуговой сварки и пайки с применением разработанных композиционных сварочных проволок были выполнены эксперименты на образцах, содержащих подложки из коррозионно-стойкой стали 304 и сплава Inconel 738 с LPM™ покрытием толщиной 1-4 мм. Показанные на фиг. 8. LPM™ покрытия были получены с помощью высокотемпературной пайки в вакуумной печи с использованием припоя из сплава AMS 4777.To demonstrate argon-arc welding and brazing using the developed composite welding wires, experiments were performed on samples containing substrates made of corrosion-resistant steel 304 and Inconel 738 alloy with 1–4 mm thick LPM ™ coating. Shown in FIG. 8. LPM ™ coatings were obtained by high temperature brazing in a vacuum furnace using AMS 4777 alloy solder.

Процесс ручной аргонодуговой сварки с применением разработанных композиционных присадочных проволок диаметром 1-1,5 мм выполняли, используя стандартную сварочную горелку СК с неплавящимся вольфрамовым электродом диаметром 1/16 дюйма. Сварочный ток регулировался в диапазоне 20-40А, напряжение дуги изменялось от 9В до 12В в зависимости от расстояния между вольфрамовым электродом и образцами. После образования сварочной ванны дальнейший нагрев и плавление LPM™ материала выполняли через слой расплавленного присадочного материала, что предотвращало перегрев и растрескивание последнего.The manual argon arc welding process using the developed composite filler wires with a diameter of 1-1.5 mm was performed using a standard SK welding torch with a non-consumable tungsten electrode with a diameter of 1/16 inch. The welding current was controlled in the range of 20-40A, the arc voltage varied from 9V to 12V depending on the distance between the tungsten electrode and the samples. After the formation of the weld pool, further heating and melting of the LPM ™ material was performed through a layer of molten filler material, which prevented the overheating and cracking of the latter.

Пример сварки 1.Welding example 1.

Для создания высоких сварочных напряжений и инициирования образования трещин в покрытии из LPM™ материала, которое было нанесено на пластину из коррозионно-стойкой стали 304, были выполнены прямые и кольцевые коаксиальные V-образные канавки глубиной 1-1,5 мм, как показано на фиг. 6, аналогично испытаниям стандартных материалов с низкой пластичностью на склонность к образованию трещин. По канавкам была выполнена наплавка с использованием аргонодуговой сварки и композиционных присадочных проволок А и В. Как показано на фиг. 7, наплавка не привела к растрескиванию поверхности LPM™ материала. Металлографический анализ также не выявил растрескивания LPM™ материала в состоянии «после сварки», как показано на фиг. 8. Глубина ЗТВ составила 7-8 мкм. Термообработка наплавок после сварки при температуре 1120°С также не привела к образованию трещин в ЗТВ, как показано на фиг. 9. To create high welding stresses and initiate cracking in the coating of LPM ™ material, which was deposited on a plate of corrosion-resistant steel 304, straight and annular coaxial V-grooves were made with a depth of 1-1.5 mm, as shown in FIG. . 6, similarly to the testing of standard materials with low ductility for susceptibility to cracking. The grooves were surfaced using argon-arc welding and composite filler wires A and B. As shown in FIG. 7, surfacing did not lead to cracking of the surface of the LPM ™ material. The metallographic analysis also did not reveal cracking of the LPM ™ material in the post-weld state, as shown in FIG. 8. The depth of the HAZ was 7-8 μm. The heat treatment of surfacing after welding at a temperature of 1120 ° C also did not lead to the formation of cracks in the HAZ, as shown in FIG. 9.

Пример сварки 2.Welding Example 2.

Аргонодуговая сварка была выполнена на лопатке высокого давления, содержащей слой LPM™ материал, чтобы установить пригодность разработанных композиционных присадочных материалов для ремонта LPM™ материалов и жаропрочного сплава Inconel 738 с дисперсионным упрочнением. Металлографический анализ не выявил трещин в наплавках и ЗТВ LPM™ и основного металла в исходном состоянии и после термообработки при температуре 1120°С, как показано на фиг. 11.Argon arc welding was performed on a high pressure vane containing a layer of LPM ™ material to establish the suitability of the developed composite filler materials for the repair of LPM ™ materials and the heat-resistant alloy Inconel 738 with dispersion hardening. Metallographic analysis did not reveal cracks in the surfacing of both HAZ LPM ™ and the base metal in the initial state and after heat treatment at a temperature of 1120 ° C, as shown in FIG. eleven.

Пример сварки 3.Welding Example 3.

Успешный ремонт трещин на сопловых лопатках, изготовленных из сплава Rene 77, выполнялся с использованием ручной аргонодуговой сварки, композиционной сварочной проволоки 'С' и сварочного тока 50-60А. Неразрушающий контроль качества и металлографический анализ не обнаружили трещин вдоль зоны сплавления в состоянии «после сварки» и после термообработки при температуре 1205°С в течение двух (2) часов с последующим охлаждением в аргоне. Типичная структура сварного шва приведена на фиг. 12.Successful repair of cracks on nozzle blades made of Rene 77 alloy was carried out using manual argon-arc welding, composite 'C' welding wire and welding current of 50-60A. Non-destructive quality control and metallographic analysis did not detect cracks along the fusion zone in the “after welding” state and after heat treatment at a temperature of 1205 ° C for two (2) hours, followed by cooling in argon. A typical weld structure is shown in FIG. 12.

Пример сварки 4.Welding Example 4.

Успешная аргонодуговая наплавка на коррозионно-стойкую сталь 304 была выполнена с применением композиционной присадочной проволоки 'D' на сварочных токах 40-50А для демонстрации применимости композиционных присадочных проволок для сварки и наплавки сталей и сплавов на основе железа. Неразрушающий контроль качества и металлографический анализ не обнаружили трещин вдоль зоны сплавления и наплавках в состоянии «после сварки».Successful argon-arc surfacing on corrosion-resistant steel 304 was performed using composite filler wire 'D' at welding currents of 40-50A to demonstrate the applicability of composite filler wires for welding and surfacing of steels and alloys based on iron. Non-destructive quality control and metallographic analysis did not detect cracks along the fusion zone and surfacing in the state "after welding".

Примеры сварки 5 и 6.Welding Examples 5 and 6.

Композиционные присадочные проволоки 'Е' и 'F' изготавливались путем нанесения суспензии на основе кремния на стандартные сварочные проволоки Rene 80 и Rene 142, с последующей их термообработкой при температуре 1200°С в течение двух часов в вакууме. После термообработки композиционные присадочные проволоки содержали следующие химические элементы:Composite filler wires 'E' and 'F' were made by applying a suspension of silicon based on standard welding wires Rene 80 and Rene 142, followed by their heat treatment at a temperature of 1200 ° C for two hours in vacuum. After heat treatment, composite filler wires contained the following chemical elements:

- композиционная сварочная проволока 'Е': 9,5% по массе Со, 14% по массе Cr, 4% по массе W, 4% по массе Мо, 3% по массе Al, 3,3% по массе Та, 0,06% по массе Zr, 0,17% по массе С, 5% по массе Ti, 0,3% по массе Fe, 2,1% по массе Si, Ni и примеси - остальное;- composite welding wire 'E': 9.5% by mass of Co, 14% by mass of Cr, 4% by mass of W, 4% by mass of Mo, 3% by mass of Al, 3.3% by mass of Ta, 0, 06% by mass of Zr, 0.17% by mass of C, 5% by mass of Ti, 0.3% by mass of Fe, 2.1% by mass of Si, Ni and impurities - the rest;

- композиционная сварочная проволока 'F': 12% по массе Со, 6,8% по массе Cr, 4,9% по массе W, 1,5% по массе Мо, 6,1% по массе Al, 6,3% по массе Та, 0,02% по массе Zr, 0,02% по массе С, 2,8% по массе Re, 1,0% по массе Ti, 1,2% по массе Hf, 0,2% по массе Mn, 1,88% по массе Si, Ni и примеси - остальное.- composite welding wire 'F': 12% by mass of Co, 6.8% by mass of Cr, 4.9% by mass of W, 1.5% by mass of Mo, 6.1% by mass of Al, 6.3% by mass Ta, 0.02% by mass Zr, 0.02% by mass C, 2.8% by mass Re, 1.0% by mass Ti, 1.2% by mass Hf, 0.2% by mass Mn, 1.88% by weight of Si, Ni and impurities - the rest.

Присадочные проволоки 'Е' и 'F' в форме прутков использовались для ручной аргонодуговой сварки встык прутков из Inconel 738 и Mar М002 диаметром 0,5 дюйма. Сварка выполнялась при температуре окружающей среды, без предварительного подогрева. Параметры сварки подбирались экспериментально таким образом, чтобы обеспечить содержание основного металла в швах не более 40%.Filler wires 'E' and 'F' in the form of rods were used for manual argon-arc butt welding of rods from Inconel 738 and Mar M002 with a diameter of 0.5 inches. Welding was carried out at ambient temperature, without preheating. The welding parameters were selected experimentally in such a way as to ensure the content of the base metal in the joints is not more than 40%.

Сварные соединения подвергали двухступенчатому стандартному старению в вакууме при температуре 1120°С в течение двух часов с последующей выдержкой при 845°С в течение двадцати четырех часов и охлаждением в аргоне.The welded joints were subjected to two-stage standard aging in vacuum at a temperature of 1120 ° C for two hours, followed by exposure at 845 ° C for twenty-four hours and cooling in argon.

Стандартные круглые образцы были изготовлены и подвергнуты испытаниям на растяжение при температуре 982°С согласно ASTM Е21. Испытания образцов на длительную прочность проводили при температуре 982°С и при напряжении 22 тыс. фунтов на кв. дюйм, согласно стандарту США для механических испытаний образцов ASTM Е-139. Перед механическими испытаниями образцы сварных соединений были подвергнуты радиографическому контролю качества, который не выявил дефектов, превышающих 0,1 мм.Standard round specimens were fabricated and subjected to tensile tests at 982 ° C according to ASTM E21. Testing the samples for long-term strength was carried out at a temperature of 982 ° C and at a voltage of 22 thousand pounds per square. inch, according to the US standard for mechanical testing of samples ASTM E-139. Before mechanical testing, samples of welded joints were subjected to radiographic quality control, which did not reveal defects in excess of 0.1 mm.

Механические свойства стандартного сплава Inconel 738 и сварных соединений приведены в таблице 1. Как следует из таблицы 1, сварные соединения, полученные с использованием композиционных сварочных проволок 'Е' и 'F' при температуре окружающей среды, не содержали трещин и имели высокие механические свойства, тогда как аргонодуговая сварка встык сплава Inconel 738 с использованием стандартных присадочных материалов без предварительного подогрева приводила к интенсивному растрескиванию ЗТВ.The mechanical properties of Inconel 738 standard alloy and welded joints are shown in Table 1. As follows from Table 1, welded joints obtained using composite welding wires 'E' and 'F' at ambient temperature did not contain cracks and had high mechanical properties. while argon-arc butt welding of the Inconel 738 alloy using standard filler materials without preheating led to intense cracking of the HAZ.

Настоящее изобретение описано с использованием наиболее характерных примеров и допускает другие варианты и модификации без отклонения от объема изобретения, отраженного в формуле изобретения.The present invention is described using the most characteristic examples and allows other variations and modifications without deviating from the scope of the invention reflected in the claims.

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (22)

1. Композиционная сварочная проволока для ремонта сваркой плавлением деталей газотурбинных двигателей, изготовленных из жаропрочных сплавов на основе никеля, кобальта или железа, содержащая сердечник и нанесенный и связанный с ним поверхностный слой, содержащие бор и/или кремний, отличающаяся тем, что общее содержание бора и/или кремния в композиционной сварочной проволоке рассчитано по выражению:1. Composite welding wire for repair by fusion welding of parts of gas turbine engines made of heat-resistant alloys based on nickel, cobalt or iron, containing a core and a deposited and associated surface layer containing boron and / or silicon, characterized in that the total boron content and / or silicon in the composite welding wire is calculated by the expression:
Figure 00000003
Figure 00000003
где C - общее содержание бора и/или кремния в сварочной проволоке;where C is the total content of boron and / or silicon in the welding wire; D' - диаметр сварочной проволоки;D 'is the diameter of the welding wire; CSL - содержание бора и/или кремния в поверхностном слое;C SL is the content of boron and / or silicon in the surface layer; Т - толщина поверхностного слоя, при этом C составляет 0,1-10 мас. %.T is the thickness of the surface layer, while C is 0.1-10 wt. % 2. Сварочная проволока по п. 1, отличающаяся тем, что общее содержание бора в ней не превышает 4 мас. %.2. The welding wire according to claim 1, characterized in that the total content of boron in it does not exceed 4 wt. % 3. Сварочная проволока по п. 1, отличающаяся тем, что содержание бора и/или кремния в поверхностном слое составляет 5-95 мас. %.3. The welding wire according to claim 1, characterized in that the content of boron and / or silicon in the surface layer is 5-95 wt. % 4. Сварочная проволока по п. 1, отличающаяся тем, что поверхностный слой содержит 5-50 мас. % бора и/или кремния и органическое связующее.4. The welding wire according to claim 1, characterized in that the surface layer contains 5-50 wt. % boron and / or silicon and an organic binder. 5. Сварочная проволока по п. 1, отличающаяся тем, что содержание бора и/или кремния в поверхностном слое составляет более 50 мас. %.5. The welding wire according to claim 1, characterized in that the content of boron and / or silicon in the surface layer is more than 50 wt. % 6. Сварочная проволока по п. 1, отличающаяся тем, что поверхностный слой соединен с сердечником адгезией.6. The welding wire according to claim 1, characterized in that the surface layer is connected to the core by adhesion. 7. Сварочная проволока по п. 1, отличающаяся тем, что поверхностный слой получен спеканием в твердом состоянии.7. The welding wire according to claim 1, characterized in that the surface layer is obtained by sintering in a solid state. 8. Сварочная проволока по п. 1, отличающаяся тем, что поверхностный слой соединен с сердечником диффузией. 8. The welding wire according to claim 1, characterized in that the surface layer is connected to the core by diffusion. 9. Сварочная проволока по п. 8, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит переходный слой, расположенный между сердечником и поверхностным слоем.9. The welding wire according to claim 8, characterized in that it further comprises a transition layer located between the core and the surface layer. 10. Сварочная проволока по п. 8, отличающаяся тем, что поверхностный слой связан с сердечником диффузией бора.10. The welding wire according to claim 8, characterized in that the surface layer is connected with the core by diffusion of boron. 11. Сварочная проволока по п. 8, отличающаяся тем, что поверхностный слой связан с сердечником диффузией кремния.11. The welding wire according to claim 8, characterized in that the surface layer is connected to the core by diffusion of silicon. 12. Сварочная проволока по п. 1, отличающаяся тем, что сердечник выполнен из материалов, выбранных из сплавов на основе никеля, жаропрочных сплавов никеля, сплавов на основе кобальта, жаропрочных сплавов кобальта, сплавов на основе железа, жаропрочных сплавов железа.12. The welding wire according to claim 1, characterized in that the core is made of materials selected from nickel-based alloys, heat-resistant nickel alloys, cobalt-based alloys, heat-resistant cobalt alloys, iron-based alloys, heat-resistant iron alloys. 13. Сварочная проволока по п. 1, отличающаяся тем, что сердечник выполнен из стрежня сплошного сечения.13. The welding wire according to claim 1, characterized in that the core is made of a solid core rod. 14. Сварочная проволока по п. 1, отличающаяся тем, что сердечник выполнен из полого стрежня.14. The welding wire according to claim 1, characterized in that the core is made of a hollow rod. 15. Сварочная проволока по п. 14, отличающаяся тем, что поверхностный слой представляет собой наружный поверхностный слой, внутренний поверхностный слой или внутренний и наружный поверхностный слой.15. The welding wire according to claim 14, characterized in that the surface layer is an outer surface layer, an inner surface layer or an inner and outer surface layer. 16. Сварочная проволока по п. 4, отличающаяся тем, что органическое связующее выбрано из синтетических или природных акриловых, полиэфирных, эпоксидных, винил-акриловых, винилацетат-этиленовых, меламиновых, алкидных смол и масел.16. The welding wire according to claim 4, characterized in that the organic binder is selected from synthetic or natural acrylic, polyester, epoxy, vinyl-acrylic, vinyl acetate-ethylene, melamine, alkyd resins and oils. 17. Сварочная проволока по п. 1, отличающаяся тем, что поверхностный слой нанесен с использованием способа, выбранного из нанесения красителя, электростатического порошкового напыления, покрытия пастообразной смесью, борирования, химического осаждения из паровой фазы, физического осаждения из паровой фазы, электронно-лучевого напыления и электронно-лучевого физического осаждения из паровой фазы.17. The welding wire according to claim 1, characterized in that the surface layer is deposited using a method selected from applying a dye, electrostatic powder spraying, coating with a paste-like mixture, boronation, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, electron beam sputtering and electron beam physical vapor deposition.
RU2015108666A 2012-10-24 2012-10-24 Composition welding wire RU2613006C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CA2012/000980 WO2014063222A1 (en) 2012-10-24 2012-10-24 A composite welding wire and method of manufacturing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015108666A RU2015108666A (en) 2016-09-27
RU2613006C2 true RU2613006C2 (en) 2017-03-14

Family

ID=50543799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015108666A RU2613006C2 (en) 2012-10-24 2012-10-24 Composition welding wire

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20150298263A1 (en)
EP (1) EP2911825B1 (en)
JP (1) JP6177925B2 (en)
KR (1) KR20150063312A (en)
CN (1) CN104428100B (en)
CA (1) CA2870778C (en)
RU (1) RU2613006C2 (en)
SG (1) SG11201407196QA (en)
WO (1) WO2014063222A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2738175C1 (en) * 2017-07-25 2020-12-09 Сименс Энерджи, Инк. Method of precipitating desired composition of superalloy
RU2750316C1 (en) * 2018-03-27 2021-06-25 Сименс Энерджи, Инк. Method and system for additive production and recovery using sintered wire manufacturing and feeding in situ
RU2784149C1 (en) * 2019-05-29 2022-11-23 Альфа Лаваль Корпорейт Аб Method for joining metal parts

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015164939A1 (en) 2014-04-28 2015-11-05 Liburdi Engineering Limited A ductile boron bearing nickel based welding material
US20150360322A1 (en) * 2014-06-12 2015-12-17 Siemens Energy, Inc. Laser deposition of iron-based austenitic alloy with flux
US10702953B2 (en) * 2014-10-15 2020-07-07 Liburdi Engineering Limited Composite welding wire and method of manufacturing
JP2018504282A (en) * 2014-11-05 2018-02-15 アールティーアイ・インターナショナル・メタルズ,インコーポレイテッド Ti welding wire, ultrasonically inspectable weld and article obtained from the welding wire, and related methods
EP3302871A4 (en) * 2015-06-08 2018-10-17 Siemens Energy, Inc. Welding electrode
CN106563929B (en) 2015-10-08 2019-09-17 利宝地工程有限公司 Repair and manufacture the method and turbine engine components of turbine engine components
US10610982B2 (en) * 2015-11-12 2020-04-07 General Electric Company Weld filler metal for superalloys and methods of making
CN105345304B (en) * 2015-12-02 2017-07-25 华北水利水电大学 A kind of supersaturated solder and preparation method thereof
US20170320171A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-09 Siemens Energy, Inc. Palliative superalloy welding process
RU2688969C2 (en) * 2017-02-21 2019-05-23 Игорь Александрович Зябрев Method of hollow coatings production at gas-powder laser welding-up with radiation scanning
US11033987B2 (en) 2017-03-29 2021-06-15 General Electric Company Hybrid article, method for forming hybrid article and method for welding
EP3417989B1 (en) * 2017-06-21 2023-12-27 General Electric Technology GmbH Method of repairing a turbomachine component
EP3774168A1 (en) * 2018-03-30 2021-02-17 Hobart Brothers LLC Tubular wires made from copper coated strip
US11167375B2 (en) 2018-08-10 2021-11-09 The Research Foundation For The State University Of New York Additive manufacturing processes and additively manufactured products
US11383295B2 (en) * 2019-10-04 2022-07-12 Raytheon Technologies Corporation Arcuate seed casting method
CN112440026B (en) * 2020-11-10 2022-05-10 鄂尔多斯市特种设备检验所 Modified austenitic stainless steel surfacing welding electrode and preparation method thereof
RU2759347C1 (en) * 2021-03-09 2021-11-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" MULTICOMPONENT WIRE FOR PRODUCTION OF AlCoCrFeNi HIGH-ENTROPY ALLOY
CN113352022B (en) * 2021-06-07 2022-12-30 郑州大学 Welding rod easy to prepare and capable of accurately controlling alloying of weld metal
CN114505621B (en) * 2022-04-19 2022-07-08 西安热工研究院有限公司 Fe-Ni-Cr welding wire and preparation method and welding process thereof
CN115740824A (en) * 2022-12-05 2023-03-07 中国航发北京航空材料研究院 Welding method of cobalt-based high-temperature alloy
CN116117381B (en) * 2023-04-12 2023-08-18 西安热工研究院有限公司 Double-precipitation reinforced Ni-Cr welding wire, manufacturing method thereof and welding process

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4185136A (en) * 1976-08-03 1980-01-22 Eutectic Corporation Coated electrodes
US5156321A (en) * 1990-08-28 1992-10-20 Liburdi Engineering Limited Powder metallurgy repair technique
US5332628A (en) * 1993-01-07 1994-07-26 Wear Management Services, Inc. Iron based ductile wire for forming a surfacing alloy system
RU2294272C1 (en) * 2005-11-01 2007-02-27 Сергей Георгиевич Паршин Activated welding wire
RU2415742C2 (en) * 2009-06-30 2011-04-10 Сергей Георгиевич Паршин Nanostructured composite wire

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE410209A (en) * 1934-07-28
US2515185A (en) 1943-02-25 1950-07-18 Int Nickel Co Age hardenable nickel alloy
GB1188079A (en) * 1968-10-30 1970-04-15 Reginald Clucas Improvements in or relating to Cutting Torches
US4153483A (en) * 1975-06-19 1979-05-08 Chemetal Corporation Deposition method and products
US4192983A (en) * 1978-05-02 1980-03-11 Cabot Corporation Methods of hard facing
US4213026A (en) * 1978-06-06 1980-07-15 United Technologies Corporation Age hardenable nickel superalloy welding wires containing manganese
JPS5913952B2 (en) * 1979-04-19 1984-04-02 日産自動車株式会社 Covered arc welding rod for surface hardfacing
US4611744A (en) 1982-06-23 1986-09-16 Refurbished Turbine Components Ltd. Turbine blade repair
DE3247512C1 (en) * 1982-12-20 1987-11-12 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf Process for coating metallic moldings with polyethylene
JPS62199287A (en) 1986-02-28 1987-09-02 Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd Copper plated steel wire for arc welding and its production
US4994640A (en) * 1990-04-02 1991-02-19 Inco Alloys International, Inc. Welding electrode
WO1995025615A1 (en) * 1994-03-18 1995-09-28 Jian Ming Ni Elongated flexible welding electrodes
US5455068A (en) * 1994-04-28 1995-10-03 Aves, Jr.; William L. Method for treating continuous extended lengths of tubular member interiors
JPH07144295A (en) * 1994-08-08 1995-06-06 Daido Steel Co Ltd Powder for plasma build-up welding
US5569546A (en) 1995-03-10 1996-10-29 General Electric Company Repaired article and material and method for making
FR2746046A1 (en) 1996-03-13 1997-09-19 Soudure Autogene Francaise TIG welding
US5897801A (en) 1997-01-22 1999-04-27 General Electric Company Welding of nickel-base superalloys having a nil-ductility range
RU2122908C1 (en) 1997-07-28 1998-12-10 Промисинг Фьюче Корпорэйшн Method for making steel-copper wire
FR2781399B1 (en) * 1998-07-23 2000-08-18 Sochata Energy 1 Soc METHOD OF BRAZING-DIFFUSING SUPERALLOY PARTS
US6263158B1 (en) * 1999-05-11 2001-07-17 Watlow Polymer Technologies Fibrous supported polymer encapsulated electrical component
US6491207B1 (en) 1999-12-10 2002-12-10 General Electric Company Weld repair of directionally solidified articles
US6674047B1 (en) 2000-11-13 2004-01-06 Concept Alloys, L.L.C. Wire electrode with core of multiplex composite powder, its method of manufacture and use
US6530971B1 (en) * 2001-01-29 2003-03-11 General Electric Company Nickel-base braze material and braze repair method
CN1286609C (en) 2001-09-24 2006-11-29 日铁溶接工业株式会社 Tubular welding wire for gas protective arc welding
US6984358B2 (en) * 2002-09-13 2006-01-10 Lockheed Martin Corporation Diffusion bonding process of two-phase metal alloys
JP4916158B2 (en) 2005-03-10 2012-04-11 株式会社神戸製鋼所 Welding wire and manufacturing method thereof
EP1716965A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Siemens Aktiengesellschaft Solder comprising metallic elemental filler powder
CN1822246A (en) 2006-01-20 2006-08-23 吴江南方通信电缆厂 Manufacturing method of silver-plated copper-clad steel wire for coated electronic product
JP4791218B2 (en) 2006-03-15 2011-10-12 株式会社神戸製鋼所 Steel wire for gas shielded arc welding
JP5026002B2 (en) 2006-06-16 2012-09-12 日鐵住金溶接工業株式会社 Copper plated wire for gas shielded arc welding
CN100532001C (en) 2007-02-12 2009-08-26 大连理工大学 Active welding method for filler wire welding
CN101407004B (en) 2007-10-10 2010-11-24 上海斯米克焊材有限公司 Gas protecting welding wire with nano-coating
JP2009101376A (en) 2007-10-22 2009-05-14 Kobe Steel Ltd Welding wire with copper plating
EP2182084A1 (en) * 2008-11-04 2010-05-05 Siemens Aktiengesellschaft Welding filler material, use of the welding filler material and component
CN201357293Y (en) 2009-02-27 2009-12-09 常州华通焊丝有限公司 Gas shielded welding wire
US8158205B2 (en) * 2009-06-05 2012-04-17 Honeywell International Inc. Methods of forming solid lubricant coatings on substrates
KR101205332B1 (en) * 2009-09-11 2012-11-28 한국항공대학교산학협력단 A welding wire

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4185136A (en) * 1976-08-03 1980-01-22 Eutectic Corporation Coated electrodes
US5156321A (en) * 1990-08-28 1992-10-20 Liburdi Engineering Limited Powder metallurgy repair technique
US5332628A (en) * 1993-01-07 1994-07-26 Wear Management Services, Inc. Iron based ductile wire for forming a surfacing alloy system
RU2294272C1 (en) * 2005-11-01 2007-02-27 Сергей Георгиевич Паршин Activated welding wire
RU2415742C2 (en) * 2009-06-30 2011-04-10 Сергей Георгиевич Паршин Nanostructured composite wire

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2738175C1 (en) * 2017-07-25 2020-12-09 Сименс Энерджи, Инк. Method of precipitating desired composition of superalloy
RU2750316C1 (en) * 2018-03-27 2021-06-25 Сименс Энерджи, Инк. Method and system for additive production and recovery using sintered wire manufacturing and feeding in situ
US11999012B2 (en) 2018-03-27 2024-06-04 Siemens Energy, Inc. Method and system for additive manufacturing or repair with in-situ manufacturing and feeding of a sintered wire
RU2784149C1 (en) * 2019-05-29 2022-11-23 Альфа Лаваль Корпорейт Аб Method for joining metal parts
RU2801101C1 (en) * 2022-11-11 2023-08-01 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" Boriding of surface layers of carbon steel using microarc surfacing

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150063312A (en) 2015-06-09
CA2870778A1 (en) 2014-05-01
EP2911825A1 (en) 2015-09-02
JP6177925B2 (en) 2017-08-09
EP2911825B1 (en) 2021-09-08
WO2014063222A1 (en) 2014-05-01
CN104428100A (en) 2015-03-18
RU2015108666A (en) 2016-09-27
JP2015535201A (en) 2015-12-10
SG11201407196QA (en) 2014-12-30
CA2870778C (en) 2019-06-04
CN104428100B (en) 2019-03-01
US20150298263A1 (en) 2015-10-22
EP2911825A4 (en) 2016-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2613006C2 (en) Composition welding wire
RU2679503C2 (en) Precipitation strengthened nickel based welding material for fusion welding of superalloys
Cheepu et al. Dissimilar joining of stainless steel and 5083 aluminum alloy sheets by gas tungsten arc welding-brazing process
BRPI0614208A2 (en) Welding / brazing or brazing methods of workpieces and backfilling or notches in sheet metal treatment and body construction, and wire
Yang et al. Development of novel CsF–RbF–AlF3 flux for brazing aluminum to stainless steel with Zn–Al filler metal
JP6506389B2 (en) Malleable boron supported nickel-based welding material
CN104511700A (en) Nickel base alloy welding wire and preparation method thereof
US3473216A (en) Method of joining aluminum to stainless steel
US10702953B2 (en) Composite welding wire and method of manufacturing
US6284058B1 (en) Method of aluminizing metal alloys by weld overlay using aluminum and aluminum alloy filler metal
Fedorov et al. Interfacial microstructure and mechanical properties of brazed aluminum/stainless steel-joints
Dobrocky et al. Analysis of weld joint of DX51D steel with AlMg3 alloy made by CMT welding method
Adu Transient liquid phase bonding of aerospace single crystal Rene-N5 superalloy
CN117484009A (en) Nickel-based active brazing material
Khorram et al. Comparative study on laser brazing of austenitic and martensitic stainless steels with silver-based filler metal
Huang et al. WIDE GAP DIFFUSION BRAZING REPAIR
PL241994B1 (en) Method to increase abrasive resistance of surfaces of structural elements
KRIVTSUN et al. RESISTANCE WELDING OF SHAPE-MEMORY COPPER—ALUMINIUM ALLOY
WU et al. Study of pulse combustion welding rod for vertical weld
Khorunov et al. Brazing filler metals containing Z [lc] r and H [lc] f as depressants
Rabinkin Welding, Brazing, and Soldering
Bush et al. A Brief History of Metal Joining